施文剑
（浙江省建工集团有限责任公司，浙江，杭州，310000）
【摘 要】针对虚拟施工技术前沿发展作阐述.
【关键词】虚拟施工；VR；3D；可视化
1、虚拟施工技术由来
虚拟施工来源于以虚拟现实（VR）等为核心的现代计算机技术在建筑业的应用。虚拟现实技术起源于美国，它为人机交互对话提供了更直接的真实的三维界面，并能在多维信息空间上创建一个虚拟信息环境，使用户具有身临其境的沉浸感。
2、虚拟施工技术产生背景
传统工程项目管理组织存在问题、国际环境的变化以及现代信息技术和通讯技术的推动是虚拟施工技术产生的背景。
2.1 传统工程项目管理组织模式存在问题
传统的工程项目管理的组织模式造成项目参与各方在工程建设过程中的地位不平等；项目建设过程中的协调量大；组织结构层次多，使得项目控制的难度增大；信息传递短缺、过载、扭曲、失真和延误等。
2.2 国际环境的变化
随着全球化进展，建筑业的竞争更加激烈，大型工程项目为了能达到预定的进度、质量、投资和安全目标,越来越感觉到传统的工程项目管理模式和工具已满足不了要求, 需要寻求一种新的并能适应当今剧烈竞争的国际环境的工程项目管理模式。
2.3 现代信息和通讯技术的推动
近年来，信息技术和通讯技术的广泛应用不但改变着建筑业整个行业的体制和机制，而且也改变着建筑产品生产的组织模式、管理思想、管理方法和管理手段。正如许多研究机构和专业者所说的,建筑业正在经历一场革命，而这革命的推动者是现代的信息技术和通讯技术。
3、虚拟施工技术内涵
3.1 狭义(微观)的虚拟施工技术
从狭义(微观)上理解，虚拟施工技术是指在计算机技术和信息技术基础上，利用VRML、AutoCAD、3DSMAX等软件，系统仿真技术，三维建模理论以及用LOD算法优化虚拟系统，对建筑物或项目事先进行模拟建设，进行各种虚拟环境条件下的分析，以提前发现可能出现的问题，提前采取预防措施，以达到优化设计、节约工期、减少浪费、降低造价的目的。
3.2 广义(宏观)虚拟施工技术
从广义(宏观)上讲虚拟施工指的是一种组织管理模式，承包商为适应市场变化和顾客需求，基于计算机和网络技术的发展，敏锐的发现市场目标，在internet或WWW上寻找合作伙伴，利用彼此的优势资源结成联盟，共同完成项目，以达到占领市场实现双赢或多赢的目的。
从企业内部的角度来看，现在国内的建筑企业对于大型的综合性比较强的或技术要求比较高的项目，单个施工企业很难独立的有效的完成，这就要求各施工企业利用自己的优势资源联合起来，共同开发项目。
4、虚拟施工技术要点
4.1 工程项目是虚拟施工的对象和载体，项目建设通过一系列相互关联的过程来实现，这些过程组合在一起形成一条产品供应链；同时，项目建设过程也是一个价值增值过程，因此也形成一条价值链，链上的每一环对应着实现价值增值的一项或数项能力。
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4.2 由于科技进步、社会分工细化、市场竞争加剧等原因，绝大多数施工企业不具备项目建设所需的全部专业能力，即只是上述供应链中的一环或几环，如我国鲜有具备设计施工能力的企业，如果没有供应链中上、下游企业的协作（分包商可以看作是总包商的协作单位），根本无法完成工程项目建设的全部任务。
从市场需求看，高、大、难的大型施工项目对施工企业能力提出了越来越高的要求。 因此，为满足施工需要，施工企业唯有跨越组织界限，在具有不同核心能力的各专业施工企业间开展合作，以“虚拟组织”形式来整合和利用外部资源，从而扩展自己的施工能力，进行组织管理层面的虚拟施工。
4.3 虚拟施工成员可以形成总分包关系，基于合同契约进行合作。为了取得组织管理的成功，应综合运用各种现代管理技术：如战略联盟、并行工程、施工企业流程再造、优化施工方法、供应链管理、电子商务等，并利用可视化、VR等IT技术对建设项目施工管理的各项职能进行集成，增强建设项目全寿命周期中各组织间的沟通和合作，达到高效进行项目管理的目的。
4.4 行技术层面的虚拟施工。对于施工具体工程项目，应借助于计算机技术进行计算机辅助设计、建模，对设计方案进行优化，通过可视化设计，模拟施工过程，体现施工效果，进行施工方案可实施性检验。这种虚拟施工建立在现代各项科学技术基础之上，如：计算机模拟仿真技术，CAD 技术，VR 技术，网络技术，数据库技术，多媒体技术，各种现代设计、施工技术，以及各种集成技术等。
5、虚拟施工实施过程的信息分类
按项目管理目标可划分为成本控制信息、进度控制信息、质量控制信息和安全管理信息等，按项目管理内容可划分为组织协调信息、成本控制信息、进度控制信息、质量控制信息、安全管理信息、合同管理信息和风险管理信息等，按项目管理的性质可划分为组织信息、管理信息、经济信息和技术信息等。
6、虚拟施工技术的应用
6.1 虚拟模型是3D可视的，但是任何2D图纸可以容易被创建，虚拟施工技术可以帮助确保工程图纸数据被任何人使用，包括项目经理、造价师、业主。用3DSMAX虚拟三维软件绘制一个3D模型，可以进行3D动画仿真现场建造演示过程，如果再加上建造的成本和时间，就可用于高可视化的现场计划和管理。这个仿真建造同时包括了一个可以在任意时间点精确显示建造状态的进度表，和记录相应的现金需求的一个成本累加器。这可以创造出一种5D环境下不停演进的建造模式。
6.2 规划设计阶段：采用计算机信息通讯、计算机图形学、图像处理、人机界面、计算机模拟仿真、虚拟现实等多种技术，可以逼真地展现建成后的项目是否与周围环境匹配，以优化规划方案；建立三维虚拟场景，使建筑、结构、设备设计协同进行；通过改变视点和光源设计、修改材质等，方便设计师和顾客沟通和评价处于设计阶段的各种方案；借助于 VR 浏览器虚拟巡游建筑物各组成部分，从而提高设计效果和设计质量；检验建筑设计的可施工性等。
6.3 施工阶段：通过虚拟仿真在施工前对施工全过程或关键过程进行模拟施工，以验证施工方案的可行性或优化施工方案；对重要结构进行计算机模拟试验以分析影响项目的安全因素，达到控制质量和施工安全的目的；可视化施工计划进度和实际形象进度等。这些应用都将大大提高建设项目的实施效果和管理效率。
7、结语
虚拟施工是各专业学科相互交叉的一项综合性技术，集信息技术、通迅技术、施工技术、项目管理技术于一体，利用 3-D CAD、4-D CAD、VR 等计算机技术将项目管理的各项职能进行集成研究，通过将设计模型导入虚拟施工，它使精确的成本计算变得可能，并且如果有需求，可以被迅速地修订，结合高可视化及灵活的现场计划和控制。虚拟施工技术具有广泛的发展前景，将会对整个施工行业和工程项目管理水平产生重大影响。
参考文献：
[1]梁民、刘珍平、张培仁等.虚拟现实在水坝系统中的实现，计算机应用，1999，19（8）.
[2]袁向荣、高勇利、卜建清.结构工程及虚拟现实技术，石家庄铁道学院学报，2000，13（3）.
[3]陈剑、冯蔚东.虚拟企业构建与管理，清华大学出版社，2002（9）.
论文作者:施文剑
论文发表刊物:《工程建设标准化》2015年9月供稿
论文发表时间:2016/1/14
标签：施工技术论文; 技术论文; 信息论文; 组织论文; 虚拟现实论文; 项目管理论文; 目的论文; 《工程建设标准化》2015年9月供稿论文;